• 대한조선학회논문집
• /
• 제42권3호
• /
• pp.284-289
• /
• 2005

A structural design system is developed for the optimum design of double hull tankers based on the multi-objective function method. As a multi-objective function method, Pareto optimal based random search method is adopted to find the minimum structural weight and fabrication cost. The fabrication cost model is developed by considering the welding technique, welding poses and assembly stages to manage the fabrication man-hour and process. In this study, a new structural design is investigated due to the rapidly increased material cost. Several optimum structural designs on the basis of high material cost are carried out based on the Pareto optimal set obtained by the random search method. The design results are compared with existing ship, which is designed under low material cost.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제42권2호
• /
• pp.175-182
• /
• 2005

It is necessary to develop an efficient optimization technique to optimize the engineering structures which have given design spaces, discrete design values and several design goals. As optimization techniques, direct search method and stochastic search method are widely used in designing of engineering structures. The merit of the direct search method is to search the optimum points rapidly by considering the search direction, step size and convergence limit. And the merit of the stochastic search method is to obtain the global optimum points by spreading point randomly entire the design spaces. In this paper, a Pareto optimal based multi-objective function method (PMOFM) is developed by considering the search direction based on Pareto optimal points, step size, convergence limit and random search generation . The PMOFM can also apply to the single objective function problems, and can consider the discrete design variables such as discrete plate thickness and discrete stiffener spaces. The design results are compared with existing Evolutionary Strategies (ES) method by performing the design of double bottom structures which have discrete plate thickness and discrete stiffener spaces.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제45권2호
• /
• pp.151-156
• /
• 2008

It is necessary to perform the research works on the general structural designs and optimum structural designs of double hull tankers and bulk carriers due to the newly built Common Structural Rules(CSR). In this study, an optimum structural design of a mid-ship part of double hull oil tanker was carried out by using the CSR. An optimum structural design program was developed by using the Pareto optimal based multi-objective function method. The hull weight and fabrication cost obtained by the single and multi-objective function methods were compared with existing ship by the consideration of CSR and material cost which is recently increasing.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권12호
• /
• pp.1793-1803
• /
• 2010

가중치법이나 목표계획법을 이용하여 다목적함수 최적화를 수행할 때 설계자는 각 함수에 적절한 가중치나 목표값을 설정해 주어야 한다. 하지만 파라미터를 잘못 설정하게 되면 파레토 최적해를 얻지못하기 때문에 이는 설계자에게 큰 부담이 된다. 최근에 데이터의 분포특성만을 이용하여 데이터의 평균과 함수 사이의 거리를 표현하는 마하라노비스 거리(MD)를 최소화하는 MTS기법이 개발되었다. 이 방법은 파라미터를 설정하지 않아도 되는 장점이 있지만 최적해가 참고데이터의 평균으로 수렴하는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 방향성이 없는 기존의 MD에 방향성을 부여한 새로운 거리 척도인 SMD를 제안하였다. 그리고 SMD법이 계산과정에서 각 함수의 가중치를 자동으로 반영하고 평균에서 가장 멀리 위치한 한 점을 항상 파레토 최적해로 제공한다는 것을 2개의 단순예제를 통해 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.591-598
• /
• 2002

공학적 설계에 있어 많은 문제들은 몇 가지 목적함수들을 동시에 최소화하여야 할 필요가 있을 경우가 있다. 선박설계에 있어, 종래에는 자재비 경감과 재화중량 증가를 위해 최소중량설계가 구조 설계의 주된 목적이었으나, 값싼 노동력을 내세운 후발 조선국과의 치열한 국제 경쟁을 극복하기 위해서는 보다 경제성 있는 선박 건조 기술 개발이 선행되어야 할 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 다목적함수 최적화기법을 이용한 선체 구조의 보다 합리적인 설계 방안에 대한 연구를 수행하여 실제 건조된 유조선을 대상으로 중량, 건조비 등의 경제성을 비교 평가하였다. 다목적 함수로는 유조선의 중량과 건조비로 하였으며 최적화 기법으로는 확률론적 탐색법인 ES(Evolution Strategies)를 이용하였다. 건조비 모델은 상대 건조비 개념을 도입하였고, 종강도 부재는 선급규정에 의해, 횡강도 및 횡격벽 부재는 직접해석법인 일반화된 경사처짐법을 사용하여 설계에 적용하였다. 다목적함수 최적화 결과로부터 도출된 Pareto 최적 설계점들에 대하여, 요구운임률을 각각 산정함으로써 이들 최적 설계점들 중에서 가장 경제성이 뛰어난 선박 설계 방안을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제3권4호
• /
• pp.325-332
• /
• 2002

본 논문은 최적리콜보험계약의 설계와 관련된 논문의 survey이다. 리콜보험 뿐만이 아니라 최적보험계약을 만들기 위해서는 보험계약의 조건들이 내생적이라는 가정하에서 연구모형을 구축하고 분석의 과정에서는 보험구매를 위한 의사결정 원칙으로 기대효용이론, 비기대효용이론, 및 상태귀속적인 (state-dependent) 효용함수를 사용하였다. 어떠한 이론을 사용하더라도 최적보험의 조건들은 존재한다. 다만 계약조건에 관련되어서는 보험의 비용, 자기부담금, 보상한도액 등이 차이가 날 수 있다. 보험의 비용은 지급보험금과 선형, 오목형, 볼록형의 관계가 성립할 수 있으나 잠식비용과 고정비용의 존재를 인정하여야 한다. 이를 바탕으로 최적보험을 위한 비용 설계가 이루어져야 한다. 또한 전부보험이냐 일부보험이냐를 결정하는 자기부담금의 존재는 일률자기부담금형태와 점감식자기부담금형태가 가능하다. 자기부담금 수준의 결정과 관련하여 담보되는 모든 위험에 동일한 수준을 적용시킬 것인가 혹은 차별화시킬 것인가는 보험의 종류에 따라 달라질 수밖에 없다. 보상한도와 관련되어서는 특히 리콜보험에 있어서는 기업의 파산위험성이 상당히 존재하고 있으므로 계약당사자의 파산선고를 포함한 이익이 충분히 고려되어야 한다. 또한 제약조건으로는 불완전시장에 대한 이해를 필요로 하며 담보할 수 없는 배경위험의 존재에 대한 배려가 있어야 한다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.73-80
• /
• 2010

상수도관망의 최적설계는 단목적함수와 고정된 수리학적 변수로 구성된 비용최소화의 문제로 시작되었다. 하지만, 미래의 불확실한 수요량의 변동과 같이 상수도관망 내에 존재하는 여러 불확실성을 고려하여 설계하는 것이 실제 상수도관망의 거동을 보다 적절히 예측하는 것이다. 따라서 상수도관망 내 존재하는 불확실성을 양적으로 고려하는 다양한 방법이 연구되어 상수도관망의 최적설계에 반영되었고, 다목적함수를 사용한 최적화문제도 다루게 되었다. 본 연구에서는 관망의 절점에서의 수요량과 관의 조도계수를 불확실성을 가진 변수로 두고, 비용 최소화와 관망의 강건성 (Robustness)을 최대화 하는 두 가지 목적함수를 가진 다목적함수 최적화 문제를 다루었다. 최적화 과정은 비용최소화와 불확실성을 고려한 최종 최적화의 두 과정으로 나뉜다. 각 절점에서의 수요량과 관의 조도계수는 베타확률밀도함수 (Beta PDF)를 사용, Latin Hypercube 샘플링 방법으로 불확실성을 고려하였고, 다목적함수의 최적화는 유전자 알고리듬 (Multi-objective Genetic Algorithms, MOGA)을 사용하였다. 제안된 방법은 New York Tunnels이라는 실제 상수도관망에 적용하여 적용성을 검증 하였고 그 결과를 분석하였다. 다목적 최적화 문제에서 최적화가 진행될 수 록 초기 값에 모여 있던 점들이 그 점 주위를 시작으로 해 공간에 최적 해를 찾아 오른쪽 아래 부분으로 탐색해 나가는 것을 확인할 수 있었고 최적설계의 해는 해 공간에서 Pareto Front를 구성하며 파레토 최적해를 구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.332-332
• /
• 2023

농업용 저수지는 농촌유역의 홍수조절에 핵심적인 역할을 하지만 기본적인 기능은 이수 기능이기 때문에 농업용수 수량을 충분하게 확보하면서 동시에 홍수에도 대비할 수 있도록 저수지를 적절히 운영하는 것이 중요하다. 이에 농업용 저수지마다 홍수기 제한수위를 설정하여 홍수조절용량과 농업용수를 적절하게 확보하도록 하고 있으나, 현재 홍수기 제한수위는 저수지별 특성을 고려하지 않고 70% 정도의 저수율 기준이 일괄적으로 적용된 경우가 대부분이며 시기별 농업용수공급 특성을 고려하지 못한다. 이에 본 연구에서는 농업용 저수지의 이수안전도 및 치수안전도를 이용하여 이·치수 기능을 모두 고려한 홍수기 제한수위 설정 방안을 제시하였다. 홍수기 제한수위는 초기 (6/21~7/20), 중기 (7/21~8/20), 후기 (8/21~9/20)에 대해 각각 설정하였고, 오봉저수지와 묘곡저수지에 대해 1973~2022년의 기상자료를 이용하여 이·치수를 모의하였다. 관개기 최저저수량 및 이듬해 4월의 저수량을 기준으로 이수안전도를 산정하고, 재현기간 100년/200년/500년 홍수에 대해 저수지 운영을 모의하여 최고저수량을 기준으로 치수안전도를 산정하였다. 초기/중기/후기 제한수위 조합에 대한 이수안전도 및 치수안전도 값을 좌표공간에 점으로 도시하고 Pareto front를 도시하여 최적의 제한수위 범위를 도출하였다. 분석 결과, 오봉저수지의 이수안전도는 후기 제한수위에 의해 대부분 결정되며, 초기/중기 제한수위는 큰 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 반면 묘곡저수지의 이수안전도는 초기 제한수위에 의해 크게 영향을 받으며, 그 영향이 이듬해까지 이어지는 것으로 나타났다. 이를 토대로 최적의 제한수위를 도출한 결과, 오봉저수지의 경우 초기 65%, 중기 65~80%, 후기 95% (유효저수량에 대한 비율)로 시기별 수문 운영이 필요한 것으로 나타났고, 묘곡저수지의 경우 초기 100%, 중기 95%, 후기 65~80%로 취수 구조물 또는 비상수문 설치를 통한 방류가 필요한 것으로 나타났다. 본 연구에서 제시한 방법을 통해 저수지별 특성을 고려하여 홍수기 제한수위를 설정함으로써 효율적인 저수지 운영이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.400-404
• /
• 2008

댐 군 연계운영을 위한 기존의 많은 최적화 모형은 경제성에 기반을 둔 단일 목적 함수를 가정함으로써 현실과는 동떨어진 결과를 도출하곤 하였다. 따라서 보다 현실적인 최적화 모형이 되기 위해서는 실제 운영과정을 모사할 수 있도록 적절한 초기 가중치를 부여하여 모형을 구축하고, 상충되는 목적간의 절충안으로 파레토 프런티어(Pareto-frontier)를 제시할 수 있는 다중목적 의사결정 기법이 요구된다. 본 연구의 목적은 댐 군 연계 운영을 위한 최적화 모형으로 소개된 CoMOM(Coordinated Multi-reservoir Operating Model)의 다중목적함수에 적합한 초기 가중치를 도출할 수 있는 시스템을 제안하는 것이다. 본 연구에서는 최적화 모형에 적합한 가중치를 결정함에 있어 댐의 초기저수량과 미래의 예상 유입량과 같은 수문 조건을 감안할 필요가 있음에 주목하였다. 이것은 초기저수량과 미래에 예상되는 유입량이 작을 경우 가급적 저수에 중점을 두고, 그 반대일 경우는 발전방류에 주안점을 두는 것이 바람직하다는 사실에서 추정해 볼 수 있는 가정이다. 따라서 댐의 초기 저수량 조건과 유입량 시나리오의 다양한 수문 조건별로 가장 적합한 가중치를 찾아본 후, 수문 조건을 입력요소로, 최적 가중치를 출력요소로 갖는 신경망 모형을 활용해서 수문 조건에 적합한 가중치를 예측할 수 있는 절차를 제안한다. 이 과정에서 최적 가중치를 도출하는 것이 관건이 될 수 있는데, 이를 위해 전승목 (2008)등이 제안한 DEA기반 순위결정 절차를 활용해서 최선의 파레토 최적해와 이에 대응되는 가중치를 찾아 이를 신경망 모형의 출력요소 값으로 활용하였다. 본 연구에서 제안하는 신경망 모형은 임의의 수문 상황에 대해 이에 적합한 CoMOM의 초기 가중치를 결정해 줌으로써 CoMOM과 같은 최적화 모형의 가중치 선정에 따르는 어려움을 극복하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.